ما هو بروميثيوم؟
بروميثيوم (رمزه Pm) هو العنصر 61 في الجدول الدوري، وينتمي إلى لانثانيد في الدورة 6. اللانثانيد الوحيد الذي لا يملك نظيرًا مستقرًا؛ تحلل واختفى، وكان لا بد من صنعه في مفاعل. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.
Pm · العنصر 61 · لانثانيد
اللانثانيد الوحيد الذي لا يملك نظيرًا مستقرًا؛ تحلل واختفى، وكان لا بد من صنعه في مفاعل.
البنية
ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.
القيم المقاسة
يوضح كل شريط موضع بروميثيوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق المقياس
نصف القطر 183 pm — أي 0.183 nm، ولذلك فإن نحو 2.73 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.
المدى الحراري
يكون بروميثيوم سائلًا ضمن مجال 1958 K، من 1315 K إلى 3273 K.
القصة
اللانثانيد الوحيد الذي لا يملك نظيرًا مستقرًا؛ تحلل واختفى، وكان لا بد من صنعه في مفاعل.
عندما نظم ديمتري مندليف الجدول الدوري، تنبأ بوجود عنصر بين النيوديميوم والساماريوم، وأطلق عليه اسم "إيكا-نيوديميوم". وظل هذا العنصر قرابة 70 years أكثر الأجزاء المفقودة استعصاءً على الاكتشاف في الكيمياء.
ادعى عدة علماء اكتشاف العنصر 61:
ثبت لاحقًا عدم صحة جميع الادعاءات بسبب تقنيات الفصل غير الكافية والتلوث بالعناصر المجاورة.
تمكن تشارلز كورييل، وجاكوب مارينسكي، ولورنس غليندنن في مختبر أوك ريدج الوطني أخيرًا من عزل العنصر 61 من نواتج انشطار اليورانيوم أثناء مشروع مانهاتن. وباستخدام كروماتوغرافيا التبادل الأيوني المتقدمة، حددوا العنصر المشع وفصلوه بشكل قاطع.
اقترح المكتشفون في البداية اسم "أتوميوم" نسبةً إلى العصر الذري، لكن الاسم رُفض. وبعد سنوات من النقاش، اختاروا "البروميثيوم" نسبةً إلى بروميثيوس، الجبار اليوناني الذي سرق النار من الآلهة، رمزًا لسيطرة البشرية على النار النووية.
تأكد الاكتشاف من خلال:
الاستخدامات
يؤدي البروميثيوم، وهو عنصر الأرض النادرة المشع الوحيد الذي لا يمتلك نظائر مستقرة، أدوارًا فريدة في التقنيات النووية المتخصصة. يولد Promethium-147 إشعاع بيتا بمستوى طاقة آمن نسبيًا (225 keV)، مما يجعله مثاليًا للبطاريات النووية التي تزود بعثات الفضاء السحيق بالطاقة، حيث تكون الألواح الشمسية غير فعالة.
تستخدم NASA ووكالات فضاء أخرى مولدات البروميثيوم الكهروحرارية بالنظائر المشعة (RTGs) للمركبات الفضائية المتجهة إلى ما وراء المشتري، حيث تصبح الطاقة الشمسية غير كافية. توفر مصادر الطاقة المدمجة هذه كهرباء موثوقة لعقود لأجهزة القياس في البعثات إلى زحل ويورانيوم والفضاء بين النجوم.
في الطب النووي، يُستخدم البروميثيوم-147 كمتتبّع باعث لبيتا لدراسة العمليات الأيضية ووظائف الأعضاء. ويسمح عمر النصف القصير نسبيًا (2.6 years) بإجراء تصوير تفصيلي مع تقليل التعرض طويل الأمد للإشعاع لدى المرضى.
تستخدم الأدوات العلمية المتقدمة البروميثيوم مقياسًا للسماكة لقياس المواد فائقة الرقة في تصنيع أشباه الموصلات. ويوفر انبعاث بيتا الثابت قياسات دقيقة ضرورية لمراقبة الجودة في إنتاج الإلكترونيات الدقيقة.
تستخدم لافتات مخارج الطوارئ ولوحات أجهزة الطائرات الخصائص الفوسفورية للبروميثيوم، إذ يثير إشعاع بيتا الطلاءات الفوسفورية لإنتاج إضاءة ذاتية التشغيل تستمر سنوات من دون مصادر طاقة خارجية.
⚠️ يلزم التعامل الخاص: تتطلب جميع تطبيقات البروميثيوم بروتوكولات صارمة للسلامة الإشعاعية وأنظمة احتواء متخصصة بسبب طبيعته المشعة.يزود البروميثيوم-147 الخلايا البيتاڤولطية المستخدمة في أجهزة تنظيم ضربات القلب، ومحطات الطقس البعيدة، والمعدات العلمية في البيئات القاسية بالطاقة. توفر هذه البطاريات طاقة ثابتة لمدة 10-20 years من دون صيانة، مما يجعلها ذات قيمة كبيرة للمنشآت التي يصعب الوصول إليها.
تستخدم الصناعات العسكرية وصناعات الطيران الطلاء الإشعاعي الضوئي القائم على البروميثيوم لأقراص أجهزة القياس، وعلامات البوصلات، وأنظمة إضاءة الطوارئ. وتلغي خاصية الإضاءة الذاتية الاعتماد على مصادر الضوء الخارجية في التطبيقات الحرجة.
تستخدم مرافق البحوث العلمية مصادر البروميثيوم لمعايرة إشعاع بيتا لمعدات الكشف، مما يضمن قياسات دقيقة في تجارب الفيزياء النووية وأنظمة الرصد البيئي.
تستخدم الصناعات التحويلية البروميثيوم-147 في أنظمة مراقبة السماكة لإنتاج الورق والبلاستيك والصفائح المعدنية، مما يوفر ضمانًا فوريًا للجودة من دون تلامس مادي مع المواد.
مصدره
0 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 0% من العناصر
يتميز البروميثيوم بأنه اللانثانيد الوحيد الذي لا يمتلك نظائر مستقرة. وعلى خلاف عناصر الأرض النادرة الأخرى الموجودة في الرواسب المعدنية، يوجد البروميثيوم طبيعيًا بكميات ضئيلة فقط بوصفه ناتج انشطار في خامات اليورانيوم، بتركيزات ضئيلة إلى حد يصعب معه كشفها عمليًا.
ينشأ كل البروميثيوم المستخدم اليوم تقريبًا من عمليات المفاعلات النووية. وينتج النظير الأكثر فائدة، Promethium-147، عن قذف النيوديميوم-146 بالنيوترونات في مفاعلات بحثية متخصصة، بمردود عالمي يبلغ تقريبًا 1-2 grams سنويًا.
يتكون البروميثيوم في الكون أثناء العمليات النووية النجمية، لكنه يتحلل بسرعة كبيرة بحيث لا يتراكم بكميات قابلة للكشف. وقد حدد علماء الفلك خطوطًا طيفية للبروميثيوم في بعض النجوم المتغيرة، مما يوفر رؤى حول ظروف باطن النجوم وآليات التخليق النووي.
ينتج انشطار اليورانيوم-235 الطبيعي أحيانًا نظائر البروميثيوم، لكنها تتحلل خلال سنوات إلى عقود. وحتى في أغنى الرواسب باليورانيوم، تظل تركيزات البروميثيوم أقل من 10⁻¹⁸ grams لكل kilogram من الخام.
تنتج مرافق البحوث البروميثيوم من خلال:
التعامل
بروميثيوم مشع. لا يملك نظيرًا مستقرًا — تتحلل كل نواة. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.
الخطر الأساسي: يصدر البروميثيوم-147 إشعاع بيتا (إلكترونات) بطاقة قصوى تبلغ 225 keV. وعلى الرغم من أن التعرض الخارجي منخفض الخطورة نسبيًا بسبب اختراق جسيمات بيتا المحدود، فإن التلوث الداخلي يشكل تهديدات خطيرة للصحة.
يجب إجراء العمل في خزانات سحب أبخرة إشعاعية ذات ضغط سلبي. استخدم أدوات التعامل عن بُعد متى أمكن. يُمنع الأكل أو الشرب أو وضع مستحضرات التجميل في مناطق العمل بالبروميثيوم. حافظ على رقابة صارمة على مخزون جميع المصادر.
يجب تغطية أسطح العمل بورق ماص ذي طبقة خلفية بلاستيكية. راقب اليدين والملابس ومناطق العمل باستخدام معدات كشف الإشعاع قبل مغادرة المختبر. أزل تلوث الأسطح بمحاليل التنظيف المناسبة.
حوادث التلوث: أبلغ مسؤول السلامة الإشعاعية فورًا. انزع الملابس الملوثة واستحم جيدًا. اطلب تقييمًا طبيًا لاحتمال التعرض الداخلي. يتطلب تنظيف الانسكابات إجراءات ومعدات متخصصة.
خزّن المواد في حاويات محمية داخل مناطق إشعاعية مقفلة ومعلّمة. احتفظ بسجلات درجات الحرارة وجداول الفحص البصري. يجب جرد المصادر شهريًا واختبار عدم تسربها سنويًا.
🚨 الطوارئ: اتصل بمسؤول السلامة الإشعاعية في المؤسسة فورًا عند وقوع أي حادث متعلق بالبروميثيوم أو الاشتباه في حدوث تلوث.إجابات سريعة
بروميثيوم (رمزه Pm) هو العنصر 61 في الجدول الدوري، وينتمي إلى لانثانيد في الدورة 6. اللانثانيد الوحيد الذي لا يملك نظيرًا مستقرًا؛ تحلل واختفى، وكان لا بد من صنعه في مفاعل. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.
[Xe] 4f⁵ 6s²، ويشغل 6 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 23, 8, 2.ينصهر بروميثيوم عند 1315 K (1041.9 °C) ويغلي عند 3273 K (2999.9 °C).
لا يملك بروميثيوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 145، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.
تبلغ كثافة بروميثيوم مقدار 7.26 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من بروميثيوم أثقل بنحو 7.3×.
تبلغ كهروسلبية بروميثيوم وفق مقياس باولنغ 1.13. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تعني قيمة كهذه الانخفاض أنه يمنح إلكتروناته الخارجية بسهولة، مكوِّنًا أيونات موجبة.
اكتُشف بروميثيوم في 1945 على يد Marinsky, Glendenin & Coryell. سُمّي على اسم بروميثيوس، الذي سرق النار من الآلهة.
لا يوجد بروميثيوم طبيعيًا على الأرض بأي كمية تُذكر — بل يُنتج في مفاعل أو مُسرّع.
نعم. لا يوجد لـ بروميثيوم أي نظير مستقر — إذ تتحلل كل نواته. لا يوجد في الطبيعة بكميات قابلة للاستخدام، ويجب تصنيعه.